DE2834139C2

DE2834139C2 - Bohrspülung, Additiv hierfür sowie Verfahren zum Bohren eines Bohrlochs

Info

Publication number: DE2834139C2
Application number: DE2834139A
Authority: DE
Inventors: Robert E. Houston Tex. Slingerland
Original assignee: NL Industries Inc
Current assignee: Baroid Technology Inc
Priority date: 1977-09-19
Filing date: 1978-08-03
Publication date: 1985-09-26
Also published as: FR2403374B1; NO782963L; AR226530A1; IT1096616B; GB2005690B; IT7824017A0; GB2005690A; NO146752B; NO146752C; DE2834139A1; CA1083333A; NL186583C; NL186583B; NL7808747A; US4650593A; FR2403374A1; MX4500E

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bohrspülung auf Wasserbasis nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ein Additiv hierfür nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9 sowie auf ein Verfahren zum Bohren eines Bohrlochs mittels eines drehbaren Bohrmeißels nach dem Oberbegriff des Anspruchs 16.

Wenn Bohrlöcher mittels einer drehbaren Bohrvorrichtung gebildet werden, läuft eine Bohrspülung durch das Hohlbohrgestänge nach unten bis zum Bohrmeißel und in einem Ringraum zwischen dem Hohlbohrgestänge

und der Bohrlochwand wieder zurück aus dem Bohrloch an die Oberfläche. Die Bohrspülung erfüllt viele Funktionen, die für ein erfolgreich durchgeführtes Bohrverfahren entscheidend sind. Im allgemeinen sind die ; besten Bohrspülungen wäßrige Suspensionen von suspendierten Feststoffen, wie Ton, der ohne weiteres kolloidale Dispersionen bildet, die hitzestabil sind und niedrige Viskosität zeigen. Zusätzlich muß die Bohrflüssigkeit eine relativ hohe Dichte haben, um einen hohen hydrostatischen Druck zur Verhinderung des Entwekhens von s Gas, öl oder Wässer zu entwickeln, die während des Bohrens auftreten.

Einige der Additive, die bei der Herstellung der Bohrspülungen eingesetzt werden, stellen Lignit, sulfonierten Lignit, Stärke, Carboxymethylcellulose und sulfoniertes Polystyrol niedrigen Molekulargewichts dar, Die erhaltenen Bohrspülungen sind jedoch aus verschiedenen Gründen mit Mangeln behaftet, insbesondere unter Bedingungen, bei denen ein hoher Elektrolytgehalt und/oder hohe Bohrlochtemperaturen auftreten. Beispielsweise ist die Verwendung von Lignit, einem insbesondere die Viskosität regelnden Mittel in wäßrigen Bohrspülungen, manchmal begrenzt, da er in Gegenwart von beim Bohren auftretenden Verunreinigungen, wie Natriumchlorid und calciumhaltigen Materialien, wie Gips, ausgefällt wird. Wenn dies der Fall ist, zeigt die Bohrspülung nicht mehr die gewünschte Schutzkolloidwirkung. Im Gegensatz dazu sind Stärke und Carboxymethylcellulose zur Verhinderung des Flüssigkeitsübergangs in dem Bohrloch wirksam, jedoch haben beide Nachteile. Stärke is unterliegt bakteriellem Angriff im Bohrschlamm, und Carboxymethylcellulose erhöht die Viskosität der Bohrspülung, wenn sie nicht richtig angewandt wird, bis zu einem Ausmaß, daß das Pumpgn und die Zirkulation der Flüssigkeit schwierig, wenn nicht gar unmöglich werden. Um einen derartigen Viskositätsanstieg zu kompensieren, ist es üblich, ein Dispergier- oder Verdünnungsmittel, wie saures Natriumpyrophosphat oder andere Polyphosphatmaterialien, einzusetzen. Diese Polyphosphatmaterialien sind jedoch im allgemeinen bei hohen Temperaturen instabil, die während des Bohrens tiefer Bohrlöcher auftreten. Sie verlieren demzufolge ihre Wirksamkeit als kolloidale Stabilisatoren.

Bei einigen Bohrverfahren können hohe Temperaturen und Drücke ein Ausflocken oder Gelieren einiger Schlammbestandteile während des Bohrens verursachen. Ebenso beginnen einige Bestandteile, wie Lignosulfonate und sulfonierten Lignit, bei Temperaturen oberhalb 149°C sich zu zersetzen, was die Regelbarkeit der Filtration beeinträchtigt Im Gegensatz dazu müssen die sulfonierten Polystyrole niedrigen Molekulargewichts in überschüssigen Mengen in den Bohrspülungen eingesetzt werden, um eine angemessene Regelbarst der Filtration zu erreichen. Diese Spülungen lassen sich jedoch wegen ihrer -ionen Viskositäten nur sehr schwer im Kreislauf führen.

Es ist bekannt, Polymerkomplexe, die auch Lignit, Lignosulfonat oder Lignosulfat enthalten können oder eine Styrolkomponente aufweisen, in Bohrspülungen oder ähnlichen Gemischen einzusetzen (vgl. DE-AS 11 83 874 und 10 99 737 sowie US-PS 39 85 659,38 36 465,37 30 900 und 33 32 872).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bohrspülung auf Wasserbasis, ein Additiv hierfür und ein Bohrverfahren anzugeben, die bei Anwesenheit hoher Elektrolytkonzentrationen und unter hohen Bohrlochtemperaturen stabil sind sowie die gewünschte Schutzkolloidwirkung dauerhaft aufrechterhalten. Außerdem sollen diese Materialien nicht zu einem übermäßigen Viskositätsanstieg führen, damit das Pumpen und das Zirkulieren der Bohrspülung nicht unterbrochen werden müssen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die im Anspruch 1 bzw. im Anspruch 9 bzw. im Anspruch 16 gekennzeichneten Merkmale.

Die Bohrspülung bzw. das Additiv ist gekennzeichnet durch einen Gehalt an einem Reaktionsprodukt aus einerseits einem Dispersionsmittel in Form von Lignit, sulfoniertem Lignit, Lignosulfonat, sulfoalkyliertem Lignit und/oder Salzen dieser Verbindungen sowie andererseits einem wasserlöslichen sulfonierten Polystyrol mit einem Molekulargewicht von mindestens 70 000 und mit 0,7 bis 2,0 Sulfonsäuregruppen pro StyroleinheiL

Der Ausdruck »Bohrspülung«, der hier verwendet wird, bezieht sich auf jede beliebige Flüssigkeit, die als zirkulierendes Medium bei einem Rotary-Bohrverfahren angewandt wird. Die Bohrflüssigkeit kann klares, im wesentlichen von suspendierten Feststoffen frebs Wasser sein, wobei es sich um Flüssigkeiten handelt, die gewöhnlich beim Bohren der harten Formationen in West-Texas verwendet werden. Die Bohrspülung kann z. B. durch Dispergieren anorganischer Feststoffe, wie natürlichem Ton, in Wasser in Konzentrationen von 20 oder mehr Gew.-% der Bohrspülung hergestellt werden. Die Tone können aus vielen Materialien ausgesucht werden, wozu Tone vom Montmorillonit-, Attapulgit- oder Kaolinit-Typ zählen. Auch können synthetische Mineralien, wie synthetische Zeolithe, verwendet werden.

Der Ausdruck »auf Wasserbasis« unterscheidet die erfindungsgemäßen Bohrspülungen von Öl-in-Wasser-Emulsionen enthaltenden Bohrspülungen sowie von Bohrspülungen auf der Basis von öl. Dieser Ausdruck bedeutet üblicherweise Bohrspülungen, denen absichtlich kein Kohlenwasserstofföl zugegeben ist. jedoch bleibt die erfindungsgemäße Bohrspülung bzw. das entsprechende Additiv selbst dann wirksam, wenn darin öl, z. B. aus der durchbohrten Formation, eindringt.

Beim Einsatz der erfindungsgemäßen Bohrspülung werden Verfahren angewandt, die auf herkömmliche Rotary-Bohrtechniken zurückgehen. Eine solche Technik umfaßt das Pumpen der Bohrspülung abwärts in die Bohrung durch ein Bohrgectänge und die Abgabe der Flüssigkeit aus dem Bohrmeißel gegen den Bohrgrund.

Die Bohrspülung nimmt das Bohrklein auf und trägt es durch einen ringförmigen Raum, der das Bohrgestänge umgibt, an die Oberfläche, wo eine Vorrichtung das Bohrklein von der Bohrspülung trennt. Auch kann eine entgegengesetzte Zirkulation der Bohrspülung durchgeführt werden. Ebenso können andere herkömmliche Zirkulationsprozesse angewandt werden.

Der erfindungsgemäß eingesetzte Lignit stellt eine Kohle zwischen Torf und schwarzem Lignit bzw. Moorkohle dar. Die Abgrenzung des Lignits von diesen Materialien ist nicht scharf. Vielmehr besteht ein gradueller Übergang von einem Material zum anderen. Zum Beispiel ist Lignit oft als »Braunkohle« bezeichnet worden, die eng mit Torf in Beziehung steht. Lignitderivate und Ligninderivate, die erfindungsgemäß eingesetzt werden, sind sulfonierter Lignit, Lignosulfonate und sulfoalkylierter Lignit, die sämtlich durch Sulfonierung oder Sulfonierung

und Komplexbildung mit gewissen Übergangsnietalien erhalten werden. Die Verfahren "zur Herstellung dieser Derivate sind bekannt Ein oder mehrere Salze dieser Derivate können ebenfalls verwendet werden. Sie enthalten z. B. Alkalimetalle, wie Lithium, Natrium. Kalium, Rubidium und Cäsium, Erdalkalimetalle wie Beryllium, Magnesium, Calcium, Strontium, Barium und Radium, Ammoniumreste und andere Kationen, wie Alurnini-5 um, Chrom, Cobalt, Kupfer, Eisen, Magnesium, Nickel und Zink. Der alkylierte Anteil des 3ulfoalkyiierten ügnits muß die Verbindung in Wasser dispergierbar machen und enthält vorzugsweise 1 bis 10 Kohlenstoff a tome. Der besonders bevorzugte sulfoalkj Jierte Lignit ist sulfomethyiierter Lignit Das besonders bevorzugte Dispersionsmittel enthält eine Kombination von Lignit, Lignitderivaten oder LJgninderivaten und/oder eines oder mehrerer Salze davon, z. B.

a) sulfonierten Lignit und Lignit,

b) Lignosulfonat und sulfonierten Lignit und

c) Lignosulfonat und Lignit

15 Kombinationen dieser Stoffe sind wegen ihrer verbesserten Temperaturstabilität von Vorteil. Zum Beispiel sind sulfonierter Lignit und Lignit bei höheren Temperaturen, wie oberhalb 232° C, stabiler als Lignosulfonat jedoch sind sie zur Einstellung des Flüssigkeitsverlustes bei niedrigeren Temperaturen, wie bei 177° C, nicht so wirksam wie Lignosulfat

Die substituierten Polystyrole, die in den erfindungsgemäßen Bohrspülungen verwendet werden, stellen 20 Polymerisate des Styrols dar, die bis zu 0,7 bis 2,0 Sulfonsäuregruppen pro Styroleinheit vorzugsweise 1,0 bis 2,0 Sulfonsäuregruppen, aufweisen. Besonders bevorzugt ist eine Sulfonierung, nach der 1,2 Sulfonsäuregruppen auf eine Styroleinheit entfallen. Unter den Stoffen, die verwendet werden können, sind Polymerisate von Styrol, «-Alkylstyrol, wie «-Methyl-, «-Äthyl-, «-Butyl- und <*-StearylstyroI, ringsubstituierte Alkylstyrole, wie p-Methylstyrol, p-Butylstyrol, p-lsopropylstyrol, p-OctadecylstyroL, Dimethylstyrol und Diäthylstyrol. p 25 Die Sulfonierung der Polymerisate des Styrols kann auf bekannte Weise erfolgen, wie durch die Reaktion des ^f Polystyrols mit Schwefelsäure, Schwefeltrioxid und Chlorsulfonsäure^

t| Salze des sulfonierten Polystyrols können ebenfalls verwendet werden, um den Polymerkomplex zu bilden,

iii wobei diese Salze diejenigen der vorgenannten Alkalimetalle, Erdalkalimetalle, des Ammoniums und der Amine,

fo wie auch der tertiären Amine und quartären Ammoniumverbindungen umfassen. Bei auf Wasser basierenden

I^ 30 Bohrspülungen, die keine Salze enthalten, ist es aus wirtschaftlichen Gründen bevorzugt das Natriumsalz des f^:i Polymeren zu verwenden. Für eine Bohrspülung, die Magnesium- oder Calciumsalze enthält, werden tertiäre

Amine oder quartäre Ammoniumsalze des Polymerisats bevorzugt, weil diese Salze eine erhöhte Löslichkeit in ; ; einer Salze enthaltenden Bohrspülung aufweisen.

its Das Molekulargewicht des Polymerisats sollte mindestens 70 000 und vorzugsweise mindestens 500 000

·■ 35 betragen. Diese hohen Molekulargewichte steilen das durchschnittliche Molekulargewicht des Polymerisats dar. •! Ein solches Molekulargewicht ist wesentlich, um die erforderliche Bohrspülungsviskosität und Stabilität bei

§| hoher Temperatur und hohem Druck während des Bohrens mit dem Polymerkomplex zu erhalten. Zwar haben

H Polymerisate mit niedrigerem Molekulargewicht eine größere Wasserlöslichkeit jedoch wird der Wasserverlust

l| der Bohrspülung durch das höhere Molekulargewicht des Polymerisats verbessert. Bei einer Bohrspülung auf

>' 40 Wasserbasis, die Ton vom Smektit-Typ, wie Bentonit-Ton, enthält ist es bevorzugt, ein wasserlösliches sulfonier- |;_; tes Polystyrol, mit einem Molekulargewicht von 5 000 000 bis 7 000 000 in dem Polymerkomplex zu verwenden,

H da diese Polymerisate eine angemessene Wasserlöslichkeit zeigen und insbesondere wirksam bei der Verminde-

i^ rung des Wasserverlusts der Bohrspülung sind.

H Die erfindungsgemäß eingesetzten Polymerisatkomplexe werden durch die Umsetzung des Dispersionsmit-

ψ 45 tels mit dem wasserlöslichen sulfonierten Polystyrol während einer ausreichend langen Zeit hergestellt. Ge-ί^r . wohnlich wird die Reaktion in einem wäßrigen Medium durchgeführt. Vorzugsweise werden der Lignit, die

Lignitderivate oder Ligninderivate in Wasser dispergiert und das Polymerisat langsam unter Rühren während M etwa 30 Minuten bis 10 Stunden hinzugegeben. Die Reaktionstemperatur liegt vorzugsweise zwischen 82°C und

ψ 149° C. Höhere Temperaturen können gewählt werden, so lange die Temperatur niedrig genug ist, um die

p so thermische Zersetzung der Bestandteile des Komplexes zu vermeiden.

ff Die Reaktionszeit, die erforderlich ist, um einen wirksamen Polymerkomplex zu erhalten, schwankt mit der

¹' Reaktionstemperatur. Bei Temperaturen um 82⁰C ist eine beträchtliche Zeit erforderlich, um einen wirksamen

Polymerkomplex herzustellen. Bei höheren Reaktionstemperaturen ist die erforderliche Reaktionszeit beträcht-■-'■ lieh kürzer. Beispielsweise kann bei einer Temperatur von 149°C eine Zeit von 30 Minuten ausreichend sein, um

55 einen annehmbaren Komplex herzustellen. Der erhaltene Polymerkomplex ist in Wasser dispergierbar so daß j·. die eine Komponente des Komplexes in einem wäßrigen Medium löslich ist, dagegen die andere Komponente

; teilweise dispergierbar ist Der nasse Polymerkomplex kann gegebenenfalls in einem Ofen getrocknet, sprühge-

i trocknet oder nach anderen herkömmlichen Verfahren getrocknet werden, um das Wasser von dem Komplex

^; abzutrennen. Das getrocknete Produkt enthält vorzugsweise 0 bis 20 Gew.-% Feuchtigkeit. Das Trocknen ist im

60 Hinblick auf die Handhabung und die Lagerung des Polymerkomplexes vor dem Vermischen mit der Bohrflüssigkeit günstig.

; Die Wirksamkeit des Polymerkomplexes wird durch Einstellen des Gewichtsverhältnisses des Dispersionsmittels zu dem sulfonierten Polystyrol erhöht. Das Verhältnis wird durch das Ausmaß der Reaktion und durch die beabsichtigte Verwendung bestimmt, da die Einstellung rles Flüssigkeitsverlustes von der gesamten Bohrspü-65 lungszusammensetzung abhängt. Ein Gewichtsverhältnis des Dispersionsmittels zum sulfonierten Polystyrol von 30 :1 bis 1 :30 ist ausreichend, um ein wirksames Additiv gegen den Flüssigkeitsverlust herzustellen. Das Verhältnis von 1 bis 15 :1 wird bevorzugt. Wenn das Polymerisat ein Molekulargewicht oberhalb 500 000 hat, beträgt das Gewichtsverhältnis des Dispersionsmiuels zum sulfonierten Polystyrol vorzugsweise 5 bis 12 :1. Im

Gegensatz dazu ist das Gewichtsverhältnis des Dispersionsmittels zum sulfonierten Polystyrol vorzugsweise 1 bis 5 :1, wenn das Polymerisat ein Molekulargewicht von 70 000 bis 500 000 hat Die Menge des Polymerkomplexes, die in der Bohrspülung eingesetzt wird, schwankt über weite Grenzen innerhalb seines Löslichkcitsbereichs. Diese Menge hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie Formationseigenschaften, Temperaturen und Drücken, die während des Bohrens auftreten. Vorzugsweise sind 1,43 bis 57,10 kg des Materials zur Verhinderung des Wasserverlusts pro m³ der Bohrspülung die wirksamste Menge, ohne daß sich die Viskosität der Bohrspülung drastisch ändert. Vorzugsweise wird jedoch eine Menge von 2,85 bis 28,55 kg pro m³ der Bohrflüssigkeit angewandt. Mengen von weniger als 1% werden im allgemeinen nur gewählt, wenn die Viskosität sehr kritisch ist oder lediglich ein kleiner Wasserverlust zu erwarten ist.

Die Bohrspülungen auf Wasserbasis, in denen der Polymerkomplex eingesetzt wird, können auf frischem Wasser, Salzwasser, gesättigtem Salzwasser, Meerwasser oder anderem Wasser, das normalerweise zur Herstellung von solchen, mehrwertigen Kationen enthaltenden Flüssigkeiten verwendet wird, basieren. Die mehrwertigen Kationen können von Natur aus im Wasser vorliegen, z. B. im Meerwasser, das etwa 1200 ppm Magnesiumionen und 400 ppm Calciumionen enthält, oder in der Flüssigkeii gelöst sein, z. B. durch Übertritt aus der umgebenden Formation. Ein Ausflocken des Polymerkomplexes infolge Verschmutzung durch mehrwertige Kationen tritt nicht auf. Dementsprechend ist die Zugabe geeigneter bekannter dispergierender Mittel nicht erforderlich.

Die erfindungsgemäßen Spülungen oder Additive können vor dem Bohrbeginn oder während des Bohrens hergestellt und der Bohrspülung zugegeben werden. Die Art der Zugabe ist nicht entscheidend. Es ist lediglich erforderlich, eine stabile Dispersion des Polymerkomplexes in der auf Wasser basierenden Bohrspülung zu erhalten. Dies kann leicht durch Mischen des Polymerkomplexes mit der Bohrspülung in einem Mischer für Flüssigschlamm oder einem Behälter zusammen mit anderen Materialien, die zur Herstellung der Bohrspülung verwendet werden, erfolgen. Die Zirkulation der Bohrspülung nach unten durch das Bohrgestänge und zurück zu den Schlammgruben läßt die gewünschte Dispersion des Komplexes entstehen.

Eine Vielzahl von Zusätzen kann ebenfalls in der Bohrspülung enthalten sein, wobei vorausgesetzt wird, daß diese Zusätze die wesentlichen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Bohrspülungen nicht beeinträchtigen. Übliche Zusätze sind z. B. Beschwerungsmittel, wie Bariumsulfat, Calciumsulfat und Eisenoxid, sowie Emulgatoren und die Fermentation regelnde Mittel.

Die erfindungsgemäßen Bohrspülungen sind insbesondere deshalb wertvoll, weil sie bei frischen, auf Wasser basierenden Bohrspülungen und solchen Spülungen, die Salze des Magnesiums, Calciums, Natriums und Kaliums enthalten, bei Temperaturen bis zu etwa 26O⁰C das Filtrieren begünstigen. Es wird angenommen, daß das Filtrieren durch die Bildung eines Filterkuchens an den Wänden des Bohrlochs erreicht wird, wobei dieser Filterkuchen im wesentlichen für Wasser und die in der Formation natürlich auftretenden Flüssigkeiten undurchdringlich ist Die Möglichkeit, den Flüssigkeitsverlust während des Bohrens von tiefen Bohrlöchern bei hohen Temperaturen und hohen Drücken und/oder in Gegenwart von Elektrolyten einzustellen, war bisher nicht in einem solchen Ausmaß möglich wie jetzt bei Anwendung der Erfindung.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. Alle %-Angaben beziehen sich auf das Gewicht, sofern nichts anderes angegeben ist Alle Messungen wurden entsprechend den Vorschriften der American Petroleum Institutes Standard Procedure for Testing Drilling Fluids, API RPl 3B, 6. Auflage, April 1976, durchgeführt

Beispiel 1
Vergleichsversuche A und B und Versuche 1 bis 6 gemäß der Erfindung

Eine auf Wasser basierende Bohrspülung wurde durch Mischen von 40 g Western-Bentonit-Ton, 60 g Schieferton Glen Rose und 1,5 g Natriumhydroxid mit 350 ml künstlichem Meerwasser hergestellt Die Mischung wurde 2 Stunden gerührt und dann 16 Stunden bei 65,6° C in einem mit Walzen versehenen Trockenschrank bewegt Nach dieser Behandlung wurde die Bohrspülung auf 24° C abgekühlt und der pH-Wert mittels Natriumhydroxid auf 10,0 eingestellt Getrennte 350-ml-Anteile der Mischung wurden dann für den Test verwendet Die gewünschte Menge des Polymerkomplexes wurde zu 350 ml der Bohrspülung gegeben und 15 Minuten lang in einem handelsüblichen Mischer genährt Die Messungen des anfänglichen rheologischen Verhaltens und des API-Flüssigkeitsverlustes wurden dann durchgeführt Die Probe wurde weitere 16 Stunden bei 65,6³C in einem mit Walzen versehenen Trockenschrank bewegt, sodann auf 24° C abgekühlt und mittels des genannten Mischers 5 Minuten lang gerührt Dann wurden die Messungen der rheologischen Eigenschaften und des API-Flüssigkeitsverlustes erneut vorgenommea Die Probe wurde dann 16 Stunden bei 232°C gealtert, auf 24°C abgekühlt und 15 Minuten in dem Mischer gerührt Dann wurden die rheologischen Eigenschaften abschließend gemessen und die API-Flüssigkeits-Messungen durchgeführt Die Ergebnisse sind in der Tabelle I angegeben.

Bei den Vergleichsversuchen A und B wurde kein Polymerkomplex eingesetzt

Bei den Versuchen 1 und 4 gemäß der vorliegenden Erfindung wurde ein Polymerkomplex des sulfonierten Lignits und des Natriumpoly-(styrolsulfonats) verwendet Das Polystyrol hatte ein Molekulargewicht von 5 000 000 bis 7 000 000. Der Komplex wurde durch langsame Zugabe von 44,4 g sulfonierten! Lignit zu 700 ml Leitungswasser unter Rühren hergestellt Wenn die gesamte Menge des sulfonierten Lignits zugegeben worden war, wurden langsam unter Rühren 5,6 g sulfoniertes Polystyrol hinzugegeben. Die Mischung wurde auf 82° C erhitzt und dann 6 Stunden lang gerührt Nach dieser Reaktion wurde das Wasser von dem Polymerkomplex durch Trocknen an der Luft abgetrennt Das getrocknete Produkt wurde auf eine Korngröße gemahlen^ die ein Sieb der lichten Maschenweite von 0,25 mm passierte.

Bei den Versuchen 2 und 5 gemäß der Erfindung wurde ein Polymerkomplex verwendet, der kaustifizierten Lignit anstelle von sulfonierten! Lignit enthielt, wobei der Komplex entsprechend der bei den Versuchen I und 4

beschriebenen Verfahrensweise hergestellt wurde. Der kaustifizierte Lignit enthielt 6 Teile Lignit auf 1 Teil Natriumhydroxid.

Bei den erfindungsgemäßen Versuchen 3 und 6 wurde ein Polymerkomplex verwendet, der 37,0 g kaustifizierten Lignit und 7,4 g Ferrochromlignosulfonat anstelle von sulfonierten! Lignit enthielt, wobei der Komplex entsprechend der bei den Versuchen 1 und 4 beschriebenen Verfahrensweise hergestellt wurde.

Beispiel 2 Vergleichsversuche C, D, E und F sowie Versuch 7 gemäß der Erfindung

Die Verfahrensweise des Beispiels 1 wurde mit einem Polymerkomplex des sulfonierten Lignits und Natriumpoly(styrolsulfonat) mit einem Molekulargewicht von 5 000 000 bis 7 000 000 wiederholt. Das Verhältnis Dispersionsmittel zu Polymerisat betrug 11:1.

Im Vergleichsversuch C wandte man eine trockene Mischung des gleichen Dispersionsmittels und des gleichen Polymerisats im gleichen Gewichtsverhältnis an, wie sie beim Versuch 7 verwendet wurden.

Beim Vergleichsversuch D wurde das Dispersionsmittel des Versuchs 7 allein angewandt. Beim Vergleichsversuch E wurde das Polymerisat des Versuchs 7 allein angewandt. Beim Vergleichsversuch F wurde die Bohrspülung in Abwesenheit irgendeines der vorstehend erwähnten Additive eingesetzt.

Die API-Filtratergebnisse nach dem Bewegen der Proben in einem mit Walzen versehenen Trockenschrank bei 65,6° C werden in der Tabelle Il angegeben.

Beispiel 3 Vergleichsversuche G, H, I und J und Versuch 8 gemäß der Erfindung

Die Verfahrensweise des Beispiels 2 wurde mit dem sulfomethylierten Lignit anstelle des sulfonierten Lignits mit einem Dispersionsmittel/Polymerisat-Gewichtsverhältnis von 10:1 wiederholt. Die API-Filtratresultate nach dem Bewegen der Proben in einem mit Walzen versehenen Trockenschrank bei 65,6° C werden in der Tabelle III angegeben.

Beispiel 4 Vergleichsversuch IC und Versuche 9 bis 13 gemäß der Erfindung

Die Verfahrensweise des Beispiels 1 wurde mit verschiedenen Verhältnissen des sulfonierten Lignits und des Natriumpoly-(styrolsulfonat)-Kompiexes wiederholt Die Komplexe wurden mit einer Menge von 22,8 kg/m³ in der Bohrspülung des Beispiels 1 beurteilt Die Ergebnisse werden in der Tabelle IV angegeben.

Beispiel 5 Vergleichsversuche L, M, N und O sowie Versuch 14 gemäß der Erfindung

Getrennte Anteile einer Bohrspülung auf Wasserbasis wurden durch Zugabe und Mischen von 40 g Western-Bentonit-Ton, 30 g Glen Rose Schieferton, 6 g Ferrochromlignosulfonat und 1,5 g Natriumhydroxid zu 350 ml künstlichem Meerwasser hergestellt Die Mischung wurde 15 Minuten bei 24°C gerührt Die gewünschte Menge des Polymerkomplexes, die entsprechend Beispiel 1 aus sulfomethyliertem Lignit und sulfoniertem Polystyrol eines Molekulargewichts von 5 000 000 bis 7 000 000 hergestellt worden war, oder die Additive wurden dann zu der Bohrspülung gegeben. Es wurde 15 Minuten lang gerührt Die Proben wurden dann 16 Stunden bei 65,6° C in einem mit Walzen versehenen Trockenschrank bewegt, sodann bei 24°C gekühlt und in einem Mischer gerührt API-Flüssigkeitsmessungen wurden durchgeführt und die »HPHT«-Fi!tratkonzentration nach dem Erhitzen auf 149^CC bestimmt Die Ergebnisse sind in der Tabelle V angegeben.

Tabelle I

Versuch

Al 2 3 B 4 5 6

Additivmenge, kg/m³

60 zu Beginn plastische Viskosität mPa Fließgrenze in kg/m² 10 s Gel in kg/m² 10 min Gel in kg/m²

65 pH-Wert

API-FiItrat,cm³

038

0,49

10,1

58

1732 1732 1732 0

22^4 2234 2234

7 6

0,146 039

7 1,12

0,146 0,146 0,195 0,49

0386 039 0337 0,634 033

10,2 9,8 9,7 9,7 9,8

10 8 9

0,195 0,439 0,49

0,146 0,146 034

0,73 1,12

9,9 93

26

24

54,2 113 223 20,8

Fortsetzung

Versuch A. 1

Behandlung im Trockenschrank bei 65,6° C plastische Viskosität, mPa ■ s Fließgrenze in kg/m² 10 s Gel in kg/m² 10 min Gel in kg/m² pH-Wert
API-Filtrat,cm³

Altern bei 232°C Gel-Festigkeit, kg/m² Absetzen

plastische Viskosität, mPa · s Fließgrenze in kg/m² 10 s Gel in kg/m² 10 min Gel in kg/m² pH-Wert
API-Filtrat,mPa · s

Tabelle II

66666 11 88

0,73 0,34 0,24 0.146 0,83 0,195 0.39 0,39

0,537 0,146 0,146 0,098 0,537 0,146 0,195 0,244

0,537 0,195 0,29 0,29 0,537 0,29 0,49 0,586

8,9 9,2 8,7 8,6 8,8 9,1 8,6 8,5

17 27 25 50,0 10,5 23,5 18,1

1,66	1,9	13	1.5	1.03	1,03	2,64	1.6
0	0	0	0	0	0	0	0
6	6	5	4	5	9	11	11
3,07	2,93	3,07	2,78	2.68	2,73	3,37	2,15
1,27	0,88	0,78	0,63	1,56	1,95	2,25	2,39
0,88	0,88	1,76	0,59	1.32	2,44	2,05	2,05
7,6	8.6	8,3	8,2	7.7	8,7	9,0	8,9
74	54	61	59	58,5	29.0	42,0	40,5

Versuch

Probe Menge des Additivs in kg/m³

APl-Filtrai in cm¹

7	Polymerkomplex
C	trockene Mischung
D	sulfonierter Lignit
E	sulfoniertes Polystyrol
F	Basisflüssigkeit

Tabelle III

Versuch

Tabelle IV

Probe

8	Polymerkomplex
G	trockene Mischung
H	sulfomethylierter Lignit
I	sulfoniertes Polystyrol
J	Basisflüssigkeit

22,84 22,84 22,84

1,99

Menge des Additivs in kg/m³

28,55
28,55
25,98

Versuch K 9

10

11

Gew.-Verhältnis Dispersionsmittel zu Polymerisat

zu Beginn

plastische Viskosität, mPa ■ s

Fließgrenze in kg/m²

10 s Gel in kg/m² 10 min Gel in kg/m² pH-Wert

API-Filtrat,cm³ Rollen bei 65,6⁰C

plastische Viskosität, mPa · s

Fließgrenze in kg/m²

s Gel in kg/m² min Gel in kg/m² pH-Wert

APl-Filtrat, cm³

12:1 10:1 8:1

8,8

9.8

12,8

48,0

52,4

APl-Filtrat in cm³

3,6

4.2

6,5

18,6

44

12

5:1 2:1

7	9	9	9	10	13
0,24	03	03	0,195	03	034
0,488	0,146	0,146	0,049	0,195	0,146
0,54	0,63	0,59	0,59	0,63	0,68
9,8	9,6	9,6	9,6	9,6	9,4
56,7	16,0	173	14,0	13,2	5,6
16	16	16	16	16	16
6	8	8	8	8	11
0,59	0,1	0	0,1	0,195	0,29
039	0,1	0,1	0,049	0,1	0,049
0,63	03	0,29	03	03	039
8,6	83	8,7	-8,7	8,7	•8,6
51,0	. 13,6 ,	H7-.	. I.V.	14,6	«Ä0.
		. ' ■	V*

	15	Tabelle V	28 34 139	9	10	11	12	13
Fortsetzung	Versuch Probe		16	16	16	16	16
		Versuch	1,17	1,41	1,22	1,66	1.51
	K	0	0	0	0	0
5 Altern bei 232°C	16	7	7	7	7	10
Gei-Festigkeit, kg/m²	1.22	2,25	2.25	239	2,68	1,61
Absetzen	0	1,76	2,1	2.25	2,59	1,76
plastische Viskosität, mPa ■ s	6	2,15	2,1	2,44	2,73	1,76
IO Fließgrenze in kg/m²	1,76	83	7.9	83	8,6	8.1
lOsGelinkg/m²	137	39.5	38.6	38.2	34,8	33,4
10 min Gel in kg/m²	1,46
pH-Wert	7.6
API-Filtrat,cm³	69.4	Menge des Additivs		APl-Filtrat		»HPHT« 149°C I
	in kg/m³		in cm³		Filtrat in cm³ I

-■.'■■	14	Polymerkomplex 10:1	28,55	3,6	64
	L	trockene Mischung 10:1	28,55	4.2	70
■i!	M	sulfomethylierter Lignit	25,98	9.0	124
I	N	sulfoniertes Polystyrol	2,57	18.6	88
§	75 O	BasisflOssigkeit	0	44,0	150

Claims

!.Bohrspülung auf Wasserbasis, nut einem Polymerkcmplex, der Lignit sulfonierten Lignit,Lignosulfonat suifoalkyUerten Lignit öder Salze dieser Verbindungen sowie sulfoniertes Polystyrol:umfaß^ gekennzeichnet durch einen Gehalt aneinemι Reaktiousprodükt aus ejHer^öfe,einem.t>*^p^|qnsinittel in Form von Lignit, sulfonierten! Lignit, ligriosulfonat sulfoalkyliertemLignit und/oder Salzen dieser Verbindungen sowie andererseits einem wasserlösliche^ sulfonierten Polystyrol mit einem· Molekulargewicht von
2. Rohrspülung riach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der sulfoalkylierte Lighit sulfomethyiierter

ίο Lignit ist ' . ·■ .. . ν '„.'ΐ·:. f. ;■ ■ ·.'-■ ■■■■'». Γ/,'· -.-^₁-.- . . ■'.
3. Bohrspülung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Polymerkomplex ein Gewichts verhältnis des Dispersionsmil.tels zum sulfonierten Polystyrol von 30:1 bis 1:30 aufweist
4. Bohrspülung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das Gewichtsverhältnis des Dispersionsmittels zum sulfonierten Polystyrol 1 bis 15:1 beträgt ..■.._....■
5. Bohrspülung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis des Dispersionsmittels zum sulfonierten Polystyrol 5 bis 12:1 beträgt und das sulfonierte Polystyrol ein Molekulargewicht von über 500 000 aufweist
6. Bohrspülung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis des Dispersionsmittels zum sulfonierten Polystyrol 1 bis 5:1 beträgt und das sulfonierte Polystyrol ein Molekulargewicht von 70 000 bis 500 000 aufweist
7. Bohrspülung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das sulfonierte Polystyrol ein Molekulargewicht von mindestens 500.000 und 1,0 bis 2,0 Sulfonsäuregruppen pro Styroleinheit aufweist
8. Bohrspülung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das sulfonierte Polystyrol ein Molekulargewicht von 5 000 000 bis 7 000000 und 12 Sulfonsäuregruppen pro Styroleinheit aufweist
9. Additiv für eine Bohrspülung auf Wasserbasis, mit einem Polymerkomplex der Lignit sulfonierten Lignit, Lignosulfonat sulfoalkylierten Lignit oder Salze dieser Verbindungen sowie sulfoniertes Polystyrol umfaßt, gekennzeichnet durch einen Gehalt an einem Reaktionsprodukt aus einerseits einem Dispersionsmittel in Form von Lignit sulfoniertem Lignit Lignosulfonat sulfoalkyliertem Lignit und/oder Salzen dieser Verbindungen sowie andererseits einem wasserlöslichen sulfonierten Polystyrol mit einem Molekularge wicht von mindestens 70 000 und 0,7 bis 2,0 Sulfonsäuregruppen pro Styroleinheit
10. Additiv nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das sulfonierte Polystyrol ein Molekulargewicht von mindestens 500 000 und 1,0 bis 2,0 Sulfonsäuregruppen pro Styroleinheit aufweist
11. Additiv nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das sulfonierte Polystyrol ein Molekulargewicht von mindestens 500 000 und 1,0 bis 2,0 Sulfonsäuregruppen pro Styroleinheit aufweist und das Ge- wichtsverhältnis des Dispersionsmittels zu dem sulfonierten Polystyrol 30 :1 bis 1 :30 beträgt
12. Additiv nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet daß das Gewichtsverhältnis des Dispersionsmittels zum sulfonierten Polystyrol bei 1 bis 15 :1 liegt.
13. Additiv nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet daß das sulfonierte Polystyrol ein Molekulargewicht von 5 000 000 bis 7 000 000 und 1,2 Sulfonsäuregruppen pro Styroleinheit aufweist.
14. Additiv nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet daß das Gewichtsverhältnis des Dispersionsmittels zum sulfonierten Polystyrol 5 bis 12:1 beträgt und das sulfonierte Polystyrol ein Molekulargewicht über 500 000 aufweist.
15. Additiv nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der sulfoalkylierte Lignit sulfomethylierter Lignit ist.
16. Verfahren zum Bohren eines Bohrlochs mittels eines drehbaren Bohrmeißels, wobei eine zur Regelung des Flüssigkeitsverlustes verbesserte Bohrspülung durch den Meißel und durch das Bohrloch in Kontakt mit den Bohrlochwänden umläuft und es sich dabei handelt um eine Bohrspülung auf Wasserbasis mit einem Polymerkomplex, der Lignit, sulfonierten Lignit, Lignosulfonat, sulfoalkylierten Lignit oder Salze dieser Verbindungen sowie sulfoniertes Polystyrol umfaßt dadurch gekennzeichnet, daß eine Bohrspülung verwen det wird, die ein Reaktionsprodukt darstellt aus einerseits einem Dispersionsmittel in Form von Lignit, sulfoniertem Lignit Lignosulfonat, sulfoalkyliertem Lignit und/oder Salzen dieser Verbindungen sowie andererseits einem wasserlöslichen sulfonierten Polystyrol mit einem Molekulargewicht von mindestens 70 000 und 0,7 bis 2,0 Sulfonsäuregruppen pro Styroleinheit.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der sulfoalkylierte Lignit sulfomethylierter Lignit ist.
18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Polymerkomplex ein Gewichtsverhältnis des Dispersionsmittels zum sulfonierten Polystyrol von 30 :1 bis 1 :30 aufweist.
19. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet daß das Gewichtsverhältnis des Dispersionsmittels zum sulfonierten Polystyrol 1 bis 15 :1 beträgt.